CN205265697U - 一种基于标签交换技术的分组光传输终端芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于标签交换技术的分组光传输终端芯片，具体涉及一种集成了CPE-PTN终端所需的全部功能的基于标签交换技术的光传输终端芯片。要解决的技术问题是现有的用于分组光传输终端中的芯片成本和功耗比较高。本实用新型包括缓存管理模块、处理器接口模块，业务适配单元和标签处理单元、分组交换转发单元、上行链路收发单元，所述的标签处理单元包括MPLS标签的插入模块和删除模块，所述的分组交换转发单元包括相互通讯的标签帧缓存模块、标签帧处理模块、交换处理模块以及寄存器。采用这样的技术方案的本实用新型，将三颗芯片合而为一，可以在较低的工艺水平上实现复杂的报文线速处理能力，低成本、低功耗。

Description

一种基于标签交换技术的分组光传输终端芯片

技术领域

本实用新型涉及一种芯片，具体涉及一种应用在CPE-PTN终端中的一种SOC核心芯片，集成了CPE-PTN终端所需的全部功能的基于标签交换技术的光传输终端芯片。

背景技术

集团客户专线业务，即运营商为了满足集团客户数据通信或互联网接入需求而单独为集团客户铺设的专用传输链路，实现集团客户专享各种高质量的通信服务和信息化服务的解决方案。从业务种类上分，集团客户专线可以分为互联网专线、数据专线、语音专线等。

早前在运营商的集团客户接入网络中普遍使用基于SDH技术的MSAP设备，包括协转和收发器等。但随着集团客户业务IP化、接口以太网化，以及业务带宽的不断增长，运营商开始在集团客户接入网中使用基于标签交换光传输技术——PTN的新型分组光传输设备，组成集团客户接入分组传输网络，与城域分组网络对接，对专线业务实现从接入边缘到城域网的感知、分类、限速、精细化管理和调度。

基于标签交换技术的集团客户接入设备类型主要有三类：远端集团客户接入PTN、汇聚型集团客户接入PTN、融合型集团客户接入PTN。

远端集团客户接入PTN(CPE-PTN):CPE-PTN主要放置在集团客户的分支机构驻地，支持MPLS-TPOAM，采用GE接口上联城域PTN网或者上联HUB-PTN，向下主要接入GE/FE类型的集团客户业务，也可接入E1/V.35业务。

汇聚型集团客户接入PTN类型A(HUB-PTN-A):HUB-PTN-A型设备放置在电信机房或者集团客户总部驻地，采用GE/10GE上联城域PTN，向下汇聚多个集团客户业务。

HUB-PTN-A型设备除了下挂CPE-PTN，多端HUB-PTN设备之间可采用星型或环网的组网结构。

汇聚型集团客户接入PTN类型B(HUB-PTN-B):HUB-PTN-B型设备是具备PTN/SDH双核心的HUB-PTN设备，放置在电信机房或者集团客户总部驻地，满足需接入SDH网络或客户要求采用SDH技术承载其业务的场景。

现有的用于分组光传输终端中的芯片解决方案是多芯片解决方案，需要三颗独立的芯片分别完成MPLS-TP分组处理功能、以太网和MPLS-TPOAM处理功能、电路仿真功能。这种方案的成本和功耗比较高，无法满足大规模应用的需要。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是现有的用于分组光传输终端中的芯片成本和功耗比较高，无法满足大规模应用的需要，提供一种三颗芯片合而为一，具有低成本和低功耗的特性的基于标签交换技术的光传输终端芯片。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：一种基于标签交换技术的光传输终端芯片，它包括缓存管理模块、处理器接口模块，与缓存管理模块和处理器接口模块相互通讯的业务适配单元和标签处理单元、分组交换转发单元、上行链路收发单元，所述的芯片通过缓存管理模块和存储器连接，通过处理器接口模块和外部处理器连接，所述的标签处理单元包括MPLS标签的插入模块和删除模块，所述的分组交换转发单元包括相互通讯的标签帧缓存模块、标签帧处理模块、交换处理模块以及寄存器。

所述的分组交换转发单元还包括接口帧缓存模块。

所述的交换处理模块包括依次相互通信的帧头信息提取模块、帧头信息分析模块、学习转发控制模块和端口记录模块。

所述的学习转发控制模块和端口记录模块之间还设有发送描述符模块。

所述的寄存器包括控制寄存器和状态寄存器。

采用上述技术方案的本实用新型基于标签交换技术的光传输终端芯片就是应用在CPE-PTN终端中的一种SOC核心芯片，集成了CPE-PTN终端所需的全部功能；用于分组光传输终端中，要解决的主要技术问题包括：多业务的适配方法、多种业务数据的交换转发功能、对MPLS标签的处理(添加、替换和删除)以及管理、以及对故障链路进行快速的自动保护倒换等部分。将三颗芯片合而为一，并且采用了多种高效率的资源重用和报文处理技术，可以在较低的工艺水平上实现复杂的报文线速处理能力，具有低成本和低功耗的特性。

附图说明

图1是本实用新型内部处理单元结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型它包括缓存管理模块、处理器接口模块，与缓存管理模块和处理器接口模块相互通讯的业务适配单元和标签处理单元、分组交换转发单元、上行链路收发单元，所述的芯片通过缓存管理模块和存储器连接，通过处理器接口模块和外部处理器连接，所述的标签处理单元包括MPLS标签的插入模块和删除模块，所述的分组交换转发单元包括相互通讯的标签帧缓存模块、标签帧处理模块、交换处理模块以及寄存器。本实用新型的重要功能之一便是实现不同业务的接入适配。多协议标签交换MPLS支持多种服务接口，按其采用的链路层技术类型可以分为TDM电路业务和以太网分组业务，由业务适配单元的接口变换模块选择各业务的处理模式。

在本实用新型方案中，采用模块化实现方式对TDM业务进行接入。具体的实现原理如下：

①在用户侧TDM接口的接收方向由标签处理单元的插入模块将进来的El/T1的业务流加上MPLS标签转换为MPLS数据流，同时插入同步比特流信息；

②在用户侧TDM接口的发送方向由标签处理单元的由删除模块去掉MPLS，同步比特流再生同步时钟，将TDM数据流转化为TDM业务流输出。

本实用新型对以太网分组业务的适配，其工作原理如下：

①发送侧的分组数据经过PHY模块转换成MAC帧；

②将转换后的MAC帧通过MII/GMII接口传送给标签处理单元进行处理；

③处理后的数据由标签处理单元的插入模块加上MPLS标签；

④接收侧收到MPLS数据后，由标签处理单元的删除模块去除MPLS标签，恢复为MAC帧；

⑤最后将转换后的MAC帧再通过MII/GII接口传送给PHY模块发送出去。

分组交换转发单元内部包含双端口静态随机存取存储器SRAM，静态随机存取存储器SRAM用于缓存接收到的数据帧，缓存管理模块负责该SRAM空间的分配、释放和读写控制，内部逻辑电路工作时钟频率为125MHz，外部端口的工作时钟与内部时钟不同步，采用标签帧缓存模块来缓存数据，消除时钟差异；标签帧缓存模块包括8个接收队列和8个发送队列，分别对应于不同的外部接口。

所述的寄存器包括控制寄存器和状态寄存器。处理器接口模块与外部处理器相连，通过处理器接口模块，外部处理器可以对内部的控制寄存器和状态寄存器寄存器进行读写操作。通过配置控制寄存器和状态寄存器，可以调整芯片的工作模式，操作软件设置索引信息表等，实现管理功能。

所述的标签帧缓存模块、标签帧处理模块、交换处理模块、控制/状态寄存器以及处理器接口模块相互通信。所述的分组交换转发单元还包括接口帧缓存模块。标签帧处理模块主要实现MPLS帧的接收、发送和CRC校验功能。接口接收到帧数据后，经CRC校验无误的帧数据将被标签帧处理模块缓存在接口帧缓存模块中的接收队列中，并请求缓存管理模块分配缓存空间，得到缓存管理模块的回复后，将帧数据存储到分配的存储空间，同时提取出帧头信息，即从目的地址开始的128字节，将其和帧的帧头、帧尾标识以及帧有效信号提供给交换处理模块。交换处理模块处理完成后，会返回发送描述符，标签帧处理模块根据描述符读出SRAM中的帧数据，缓存在描述符指定的与发送端口对应的发送队列中。在检测到发送允许信号后，生成MPLS标签帧，发送到外接并行接口。发送完成后，发送信号给缓存管理模块释放所分配的存储空间。

所述的交换处理模块包括依次相互通信的帧头信息提取模块、帧头信息分析模块、学习转发控制模块和端口记录模块。所述的交换处理模块是整个结构的核心模块，包括帧头信息提取、分析和MPLS标签表的管理都在这个模块中实现。帧头信息分析模块接收到标签帧处理模块送来的帧头信息后，由帧头信息提取模块提取出输入标签，在对于IP报文的边缘结点还要提取出IP头中的路由等信息，并将其转发到学习转发控制模块。并根据帧头、帧尾以及帧有效信号产生帧状态指示信号发送到端口记录模块。所述的学习转发控制模块根据接收到的帧头信息查询MPLS标签表，查询的过程遵照哈希算法，如果发现是新的MPLS标签，则通知端口记录模块刷新MPLS标签表并通过寄存器上报管理层面处理器更新标签表信息，完成“学习”过程。这个模块同时依照哈希算法，根据输入标签和对应端口号查找MPLS标签表，得到对应输出标签和其端口号，并且通知端口记录模块完成“转发”过程。

所述的学习转发控制模块和端口记录模块之间还设有发送描述符模块。

端口记录模块要处理多个端口接收到MPLS帧时的实际转发工作。根据学习转发控制模块给出的转发端口号以及优先级等信息，生成用于发送的端口信息，提供给发送描述符模块。发送描述符模块根据得到的信息生成发送描述符，发送到标签帧处理模块，完成转发操作。

标签帧处理模块根据端口记录模块发来的处理完成信号，以及发送描述符发送完成信号生成发送到缓存管理模块的处理完成信号，缓存管理模块根据这个信号通知标签帧处理模块，将新生成的帧头信息和帧尾等信息结合帧数据放置到相应端口的发送队列，完成后标签帧处理模块发出释放使能信号给缓存管理模块，使其释放SRAM存储空间，从而完成整个处理流程。

所述的上行链路收发单元上设有上行端口，所述的上联端口有1-4个。分组光传输终端需要通过多个上行端口与其他设备进行物理上的连接，从而实现业务数据以及控制数据的节点间传送。每个芯片应用的CPE终端，分别对应两个高速的千兆接口，经过外接的光模块完成与其他设备的光链路连接，同时与缓存管理模块和处理器接口模块有管理控制接口，实现对上行端口数据帧的缓存控制和接口管理功能。

本实用新型通过统一的芯片架构实现多种芯片功能，具有较高的处理效率和较低的功耗。

Claims (5)

1.一种基于标签交换技术的分组光传输终端芯片，其特征在于：它包括缓存管理模块、处理器接口模块，与缓存管理模块和处理器接口模块相互通讯的业务适配单元和标签处理单元、分组交换转发单元、上行链路收发单元，所述的芯片通过缓存管理模块和存储器连接，通过处理器接口模块和外部处理器连接，所述的标签处理单元包括MPLS标签的插入模块和删除模块，所述的分组交换转发单元包括相互通讯的标签帧缓存模块、标签帧处理模块、交换处理模块以及寄存器。

2.根据权利要求1所述的基于标签交换技术的分组光传输终端芯片，其特征在于：所述的分组交换转发单元还包括接口帧缓存模块。

3.根据权利要求1所述的基于标签交换技术的分组光传输终端芯片，其特征在于：所述的交换处理模块包括依次相互通信的帧头信息提取模块、帧头信息分析模块、学习转发控制模块和端口记录模块。

4.根据权利要求3所述的基于标签交换技术的分组光传输终端芯片，其特征在于：所述的学习转发控制模块和端口记录模块之间还设有发送描述符模块。

5.根据权利要求1所述的基于标签交换技术的分组光传输终端芯片，其特征在于：所述的寄存器包括控制寄存器和状态寄存器。